Spatial and temporal variations study of aerosols concentrations in a mediterranean coastal zone
Etude et modélisation des variations spatio-temporelles des distributions d'aérosols en zone côtière méditerranéenne
Résumé
With 70% of the planet surface covered by seas and oceans, the presence of sea salt particles, produced mainly by the waves breaking, represents a major constituent in the geochemical cycle of the atmosphere and in the earth radiative budget. ln order to anticipate the possible changes, our knowledge has to progress towards a more precise description and modelling of surface flux. The present study proposes a general framework for a better characterization of particles injected in the atmosphere by the waves breaking. One of the objectives is to study the parametrical and numerical models' validity in order to predict the spatio-temporal sea spray's variation at a local and regional scale. A first part of this work is dedicated to the study of the aerosol concentrations' spatial variation in a Mediterranean coastal zone.To do so, a coupling between a meso-scale meteorological code (RAMS) and an aerosol determinist model (Medex) developed by the LSEET has been operated. The predictions of the coupling are confronted with the data recorded during an experimental campaign led in May 2007 at Porquerolles Island. The second part is focused on the parametrical model improvement : with the help of the data recorded in May 2007, the seasonal influence has been corrected, thus refining the Medex predictions. The third part is dedicated to the parameters influencing the sea spray concentrations during an episode of Mistral. It is shown that other parameters than the wind speed act, such as fetch or the height of the marine boundary layer. The last part proposes the development of a numerical transport model of aerosols. The first results show the influence of the atmospheric stability on the horizontal and vertical profiles of sprays.
Avec 70% de la surface de la planète recouverte par les mers et les océans, la présence de particules salées, produites majoritairement par le déferlement de vagues, représente une composante majeure dans le cycle géochimique de l'atmosphère et dans le bilan radiatif terrestre. Nos connaissances doivent progresser vers une description et une modélisation des flux actuels plus précises afin d'être capable d'anticiper les changements éventuels de la composition de l'atmosphère. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre général d'une meilleure caractérisation des particules injectées dans l'atmosphère par le déferlement des vagues. Un des objectifs est d'etudier la validité des modèles paramétriques et numériques pour prédire la variation spatio-temporelle des particules d'aérosols à l'échelle locale et régionale. Une première partie du travail est consacrée à l'étude de la variation spatiale des concentrations d'aérosols dans une zone côtière méditerranéenne. Pour ce faire, un couplage entre un code météorologique méso-échelle (RAMS) et un modèle déterministe de distributions d'aérosols développé par le LSEET (Medex)a été réalisé. Les prédictions du couplage sont confrontées aux données enregistrées lors d'une campagne expérimentale menée en mai 2007 à la station de mesures du laboratoire sur l'île de Porquerolles. Une deuxième partie du travail s'est concentrée sur l'amélioration du modèle paramétrique Medex. A partir, de données enregistrées en mai 2007, les prédictions de Medex ont été affinées, en particulier par correction de l'influence saisonnière. Dans une troisième partie, on s'est intéressé aux paramètres qui influencent les variations de concentrations en aérosols lors d'un épisode de Mistral. Il est montré que des paramètres autres que la vitesse du vent interviennent, tel que le fetch et la hauteur de la couche limite marine. Une dernière partie est consacrée au développement d'un modèle numérique de transport des aérosols. Les premiers résultats permettent de montrer l'influence de la stabilité atmosphérique sur les profils horizontaux et verticaux d'aérosols.
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